ArcGIS在河湖管理范圍劃界工作中的應(yīng)用

張林 李國強

摘? 要：為進一步提升我國河湖的管理和范圍的劃定工作效率，依托ArcGIS地圖軟件的強大高效的實時地圖和數(shù)據(jù)處理分析功能，根據(jù)我國河湖的管理和范圍的劃分等工作中不同發(fā)展階段下的實際工作的需要，進行了ArcGIS的應(yīng)用研究，為我國河湖的劃界和相關(guān)的工作的發(fā)展研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：ArcGIS;河湖;管理范圍;劃界

搞好江河監(jiān)督管理及保護，有利于防汛排旱、保護自然環(huán)境、完善水環(huán)境保護、自然資源生態(tài)建設(shè)恢復(fù)、實現(xiàn)社區(qū)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展有著重大意義。開展水利工程管理與保護范圍劃定，是我國水法、防洪法、河道管理條例、水庫大壩安全管理條例等法律法規(guī)的明確規(guī)定，是依法對水利工程開展安全監(jiān)督，保障工程運行安全和效益發(fā)揮的重要基礎(chǔ)，也是后續(xù)水利基礎(chǔ)設(shè)施空間布局規(guī)劃前期工作的主要內(nèi)容。可解決河湖管理及保護區(qū)域界線不清、涉河土地資源產(chǎn)權(quán)不明確、沿河無序開發(fā)建設(shè)及生產(chǎn)經(jīng)營等問題，也使工程安全得到保障，使河湖的經(jīng)濟及環(huán)保效果得到了充分的發(fā)揮。在劃界工作，ArcGIS軟件平臺顯示了其巨大的地域信息管理、數(shù)據(jù)及平面展示能力，相較于傳統(tǒng)劃界工作模式，ArcGIS的應(yīng)用極大的進一步提高了效率，改善結(jié)果品質(zhì)，成為河湖劃定工作得力的工作助手。

在河湖劃界中的工作中，常常應(yīng)用ArcGIS 系統(tǒng)進行劃界，主要應(yīng)用于制作洪水風險圖和水利專題地圖，提取洪水影響范圍、監(jiān)測水環(huán)境數(shù)據(jù)并對其進行分析、雨水污染分析、城市暴雨分析等重要的信息展示與管理等方面。本研究將其應(yīng)用于河湖劃界的各個工作階段。

1.劃界準備階段的應(yīng)用

在項目的前期準備階段，可通過 GIS 軟件，導(dǎo)入河流及行政區(qū)界數(shù)據(jù)，對河流的長度、路徑及其流域面積進行統(tǒng)計，從而確定工作難度及工作量，預(yù)估工作，為項目報價及工作策劃提供依據(jù)。對于一些偏遠的小型河流或排干，網(wǎng)絡(luò)地圖上搜索不到具體位置， ArcGIS 可以將水利普查 SHP 圖層轉(zhuǎn)換為 KML 格式數(shù)據(jù)，結(jié)合奧維地圖或谷歌地圖，來確定其具體位置，便于定位河流位置。

2. 管理范圍界線確定中的應(yīng)用

2.1地圖購置及拼接

項目中標后，至測繪部門申請或購置工作區(qū)域基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)，地圖比例尺按照相關(guān)要求結(jié)合實際情況選擇，坐標系統(tǒng)一采用國家2000坐標系，高程采用1985高程?；A(chǔ)地圖為全要素 DLG 線劃圖及數(shù)字正射影像圖。測繪部門提供地圖均為標準分幅地圖，河湖劃界工作涉及范圍較大，根據(jù)河流大小基礎(chǔ)圖幅數(shù)量可為數(shù)幅至數(shù)百幅。為了工作方便，需進行地圖拼接及裁剪。ArcCatalog 是 ArcGIS 軟件平臺應(yīng)用程序之一，是地理數(shù)據(jù)的資源管理器，可以用來進行適量及柵格數(shù)據(jù)的一體化存儲，幫助用戶組織和管理文件夾。應(yīng)用 Catalog 將相同名稱不同圖幅位置的多個分幅數(shù)據(jù)圖層合并拼接成一個圖層，同時為了數(shù)據(jù)的美觀及實用，可按照行政區(qū)劃或者河流寬度將地圖裁剪成沿河帶狀地圖?；A(chǔ)底圖數(shù)據(jù)可根據(jù)需要選取，通常包括河流、道路、橋梁、閘壩、堤防、水文站、房屋、地名注記、行政區(qū)界、等高線及植被等，數(shù)據(jù)類型有點狀、線狀及面狀等。

2.2 外業(yè)測量成果處理

開展劃界工作，首先需要測量其它水利工程的局部地形，來獲取如控制點坐標位置、高程等重要信息。通常以 Excel 表格形式呈現(xiàn)測量成果，表結(jié)構(gòu)包括 X、Y 坐標、高程以及位置描述等內(nèi)容。

應(yīng)用 ArcGIS 添加數(shù)據(jù)功能，將測量的 Excel 散點數(shù)據(jù)導(dǎo)入到基礎(chǔ)底圖中，為劃界提供數(shù)據(jù)參考。具體實現(xiàn)方式可以分為以下步驟：添加 X、Y 數(shù)據(jù)，選定存儲數(shù)據(jù)的 Excel 表，并指定 X、Y、Z 坐標字段，選擇與基礎(chǔ)底圖相同的坐標系，可將外業(yè)測量的散點數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入 ArcGIS 地圖中。同時可以應(yīng)用"要素轉(zhuǎn)線"工具，將需要連成線的散點數(shù)據(jù)連成線。

2.3管理范圍界線劃定

有堤防河道的管理范圍為兩岸堤防之間的水域、沙洲、行洪區(qū)，兩岸堤防及護堤地。護堤地的寬度可參照歷史劃界成果或者按照河湖管理范圍劃定相關(guān)要求確定，堤防級別不同，管理范圍取值不同，一般取值為5～50 m不等。河道管理范圍劃定以堤防背水側(cè)堤腳線為基準，向外延相應(yīng)的護堤地寬度。應(yīng)用 ArcGIS 軟件，可以采用多種方法實現(xiàn)堤腳線按一定距離外延。一種是應(yīng)用創(chuàng)建要素中的追蹤功能，可按距離追蹤，實現(xiàn)堤腳線外延。第二種是應(yīng)用緩沖區(qū)功能，打開編輯器，選定線要素，應(yīng)用緩沖區(qū)工作，設(shè)計緩沖距離，對得到的緩沖區(qū)進行編輯可得到堤腳線外延線。第三種是平行復(fù)制功能，選擇要素，輸入要外延的距離及方向即可。有些河段現(xiàn)狀無堤防，但有相關(guān)規(guī)劃設(shè)計，可將規(guī)劃堤線作為參考線。目前河道規(guī)劃設(shè)計多采用 Auto CAD 軟件制圖，其成果為.dxf 或.dwg 格式，ArcGIS 軟件可將 CAD 文件轉(zhuǎn)換成 SHP 文件。在已知數(shù)據(jù)坐標系的前提下，將.dxf 或.dwg 格式的 CAD 文件添加至 Arc MAP 中，導(dǎo)出與工作底圖相一致的坐標系，實現(xiàn)按規(guī)劃設(shè)計堤線劃界。無堤防河段管理線按工程設(shè)計水平與兩岸地面高度交線確定。將高度散點數(shù)據(jù)及等高線輸入Arc MAP，表示高程值注記，可便于直接的對比出河道斷面設(shè)計水位與兩岸地勢的交線，從而確定無堤段范圍線。

2.4河湖管理范圍圖繪制

河湖管理范圍劃界成果圖圖面內(nèi)容主要包括：行政區(qū)劃邊界線;道路、地名等基礎(chǔ)地理要素;河湖和水利工程信息;河湖和水利工程管理范圍邊界線;界樁點位;河湖管理范圍內(nèi)土地利用狀況等?；?ArcGIS 基礎(chǔ)地圖處理功能，方便快捷地設(shè)置各類要素顏色、線型、線寬、注記等，可根據(jù)需要標準化分幅出圖。

2.5劃界成果數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫建庫對象包括河流、控制點、管理范圍線、保護范圍線、輔助線（堤腳線等）、界樁、標示牌、水利工程等內(nèi)容對應(yīng)完成屬性信息。應(yīng)用 ArcGIS 建立各類要素屬性信息包括名稱、編碼、長度、坐標等字段屬性。河湖劃界成果應(yīng)與河長制平臺等相關(guān)系統(tǒng)互通互聯(lián)，相互兼容，目前河長制平臺建設(shè)普遍基于 ArcGIS 平臺開發(fā)，劃界成果數(shù)據(jù)庫建設(shè)應(yīng)與其相匹配。

3.結(jié)語

ArcGIS 軟件已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于河湖管理范圍劃界中作中，尤其我部門承擔的西藏昌都市及其卡若區(qū)、洛隆縣和邊壩縣河湖管理范圍劃界項目，普遍應(yīng)用于該四個項目的不同階段，包括前期的劃界準備階段、地圖拼接與處理、測量成果處理、管理范圍劃定、河湖管理范圍圖繪制以及成果數(shù)據(jù)庫的建立等。若配合其它軟件如 Google Earth、Auto CAD、奧維互動地圖等，效果更好，劃界更精確，劃界工作可以更高效地開展。

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